光电检测技术论文第1篇

关键词：光电检测技术；精密测量技术

中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：

1.概论

世界已进入信息时代，人们在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取可靠的信息，因此传感器技术越来越受到人们的重视。而随着传感器技术的发展，传感器所要面向的应用范围从纳米尺度到天文尺度两段都在不断扩展，精密测量技术已经得到了越来越多的研究和重视，这就使得作为现代精密测量的核心技术的光电检测技术的重要性与日俱增，因为传统的检测方法已经无法满足这些工作条件下的特殊要求。因此，光电检测技术的教学和研究已越来越受到国内为高等院校、科研机构和相关企业的重视。

现在一起科学技术是机械、光学、电学、计算机以及控制技术的综合化，光、机、电、算一体化已经成为仪器发展的趋势。传感器的微型化、纳米技术的发展，也对现代精密测量技术提出了越来越高的要求。在这种情况下，光电检测技术的重要性越来越明显。然而，在目前的测控技术月仪器体系中，光电检测技术的重要性并没有得到足够的重视。本文首先介绍了现代精密测量技术的发展现状，随之介绍了光电检测技术的基本内容及其面临的问题，最后提出应当突出光电检测技术的重要性，使之在测控技术与仪器专业体系中占有重要地位，这对培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。

2.现代精密测量技术的发展现状

现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造机计算机技术为一体的综合叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。

科学技术向微小领域发展，由毫米级、微米级继而涉足到纳米技术，即微/纳米技术。微/纳米技术研究和探测物质结构的功能尺寸与分辨能力达到微米至纳米级尺度，使人类在改造自然方面深入原子、分子级纳米层次。

纳米级加工技术可分为加工精度和加工尺度两方面。加工精度由本世纪初的最高精度微米级发展到现在的几个纳米数量级。金刚石车床加工的超精密衍射光栅精度已达1nm，实验室已经可以制作10nm以下的线、柱、槽。

在这一大背景下，传统的测量方式已经很难发挥大的作用。因此，与精密测量技术的发展需求相对应，光电检测技术得到了越来越多的重视和应用。由于光电检测技术在工业测控、精密测量和计量方面的重要作用，特别是随着社会对产品质量意识的逐步提高。

3.测控技术与以其专业及其只是结构组成

测控技术与仪器技术隶属于信息技术领域的仪器科学与技术学科，其内容主要涉及测量控制与仪器仪表技术领域。随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，测量控制欲仪器仪表技术领域也发生了很大的变化。其自身结构已从单纯机械结构或机电结合或机光电结合的结构发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一身的系统，其用途也从单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控国产。特别是进入21世纪以来，随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展，测量控制与仪器仪表呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势，从而使仪器科学与技术学科的多学科综合及多系统集成的属性越来越明显。

由此可见，测控技术与仪器专业的学生其知识面必须比较宽，横跨了传感器、通讯、控制、计算机等多方面的内容。

光电检测技术的简介

技术的业务培养目标是：培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各个部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。

技术的业务培养要求是：主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论、测量与孔子理论和有关测控仪器的设计方法，手奥现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用级设计开发能力。

光电检测技术的基本内容及其面临的问题

光电检测技术是测控技术与仪器专业能使技术人员了解和掌握光电转换的基本原理及光电检测技术所必须的各种知识，了解和掌握常用光电测量方法及常用测量仪器的使用，具备进行各种基本光电测量所需技能和设计简单光电检测电路的能力。

光电检测技术基本内容包括三方面的内容。

掌握与光电技术有关的基础知识、基本原理和基础效应。如：阴极光电效应，半导体光电效应，PN结的光电效应：光电池及光电二三极管工作原理，光电成像原理，CCD工作原理，直接检测的典型光路。

理解光电技术的基本应用。了解常用光电器件如光电培正管、摄像管、CCD器件、光电池、光电二三极管等的特性参数。了解基本光电检测系统的主要参数。

了解光电检测的基本方法及光电检测电路的设计思想。了解光电技术的发展及广泛应用。掌握各种基本光电检测方法的有关技术。

6.光电检测技术在测控技术与仪器专业体系中的作用

综上所述，《光电检测技术》课程在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性在不断增加。然而，在目前的测控技术与仪器专业课程体系中，《光电检测技术》课程的重要性并没有得到足够的重视。因此，我们需要对《光电检测技术》在测控技术与仪器专业课程体系中的作用进行重新认识。

光电检测技术在测控技术与仪器专业课程体系中的作用可以概括为四个字：承前启后。“承前”是指光电检测技术是传感器技术、工程光学、测控电路等内容的深入和拓展，“启后”则是指光电检测技术的内容是后续如光电仪器设计、智能仪器设计等环节的重要知识基础。没有对光电检测技术知识的良好掌握，要实现对各种现代精密测量技术的整体把握、实现符合要求的具有良好性能价格比的精密测量系统是不可能的。

7.结束语

因此，本文认为，在测控技术与仪器技术学习中，应当突出光电检测技术的重要性，在实验设备、授课学时、人员配置、科研技术等方面予以重点支持，使之在测控技术与仪器专业课程体系中占有与其在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性相称的重要地位，这对于培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。

参考文献：

[1] 叶声华， 王仲， 曲兴华。 精密测试技术展望。机电一体化。2001，6: 6―7.

[2] 曲兴华。仪器制造技术。北京：机械工业出版社，2005.

光电检测技术论文第2篇

关键词：认知理论；布鲁纳；光电检测技术；专业课教学

作者简介：莫文琴（1978-），女，湖北武汉人，中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，讲师；晋芳（1978-），女，湖北武汉人，中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，副教授。（湖北 武汉 430074）

基金项目：本文系中国地质大学（武汉）研究生培养模式与教学改革基金（编号：CUGYCXK0820）和中国地质大学（武汉）中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（编号：CUGL110222）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）04-0076-02

认知学习理论是通过研究人的认知过程来探讨学习规律的理论。认知理论主要包括：人是学习的主体，学习不是通过练习和强化形成的，而是通过顿悟与理解获得；学习可以看成学生个体构建自己的认知体系的过程；教学要关心学生学习过程的主动性及学生对知识意义的建构。[1，2]认知学习理论不仅重视人的主体性，而且准确把握了学习的基本过程及其规律。布鲁纳认知理论是现代认知理论的代表，他强调认知学习与认知发展，提倡发现学习，倡导结构主义教育。“光电检测技术”是一门综合性很强的专业课，涉及了光学、电子和计算机等多门学科，也是现代检测技术重要的发展方向。由于该课程基本知识点多、应用性较强，如何提高教学质量是该课程教师所共同关注的问题。[3，4]因此，通过将布鲁纳认知理论应用到“光电检测技术”的教学中，尊重学生学习的主体地位和知识的认知规律，促进了学生对该课程基本知识点的掌握，完善了学生专业知识体系的构建，取得了良好的教学效果。

一、课程教学遵循知识的认知过程

布鲁纳认为认知结构在一个人的学习过程中是不断发展的，人们总是通过把新来的信息与原有的认知结构联系起来积极构建起知识体系；学习的实质在于主动形成认知结构，学习包括知识的获得、知识的转化和评价三个过程。[1]

1.知识的获取

认识的获取，是新知识通过“同化”思维后，被容纳到新的认知结构中。我们在介绍新知识时，需要通过与学生以往接触过的系统进行类比，帮助学生理解和掌握新知识。学生在学习“光电检测技术”课程之前已经修完了“传感器技术”课程，那么在介绍现代光电检测技术中的光纤传感器时，将其与传统传感器进行类比：传统传感器的核心是电量参数的变化，传输信号为电信号，传输介质是电线，被测量是物理量（温度、压力或流量）；而光纤传感器的核心是光电场参数的变化，传输信号变成了光信号，传输介质是光纤，被测量仍然是物理量。通过这样的比较和分析，将新知识（光电场参数、光信号和光纤）“同化”到传统传感器结构中，帮助学生构建新的认知结构。

2.知识的转化

在获取知识之后，就是对新知识进一步分析和概括，从而演绎出新内容的过程。同样以上述例子说明，在学生获得光纤传感器的概念后，就要其思考：为什么会产生光纤传感器，光纤传感器和原有传统传感器相比，优势是什么？于是教师可以通过对不同光纤传感器的应用进行介绍和归纳，让学生了解到光纤传感器具有长距离遥测、耐恶劣环境（高温、强电磁干扰）、灵敏度高和易于联网等优点。这样，学生一旦遇到需要高灵敏度探测处于恶劣环境的物理量的课题时，自然就会考虑能否采用光纤传感器这一方案，或者说通过新知识的转化，学生在已掌握传统探测方法的基础上又增加了光纤传感这一方法，开拓了学生思路，提高了学生解决问题的能力。

3.学习评价

学习评价除了传统的考试，还可以通过课堂问答、开放式讨论、实验及课程设计等方式来实施。平时在课程教学过程中，待学生学完某一章节之后，教师利用课堂问答来检验学生对基本知识点的掌握程度，并根据学生的反馈来调整教学的进度，如果学生大部分还未真正理解该章节的基本概念和理论，则需要再次帮助学生完成基本知识点的获取。

开放式讨论则是在学生已具备一定理论基础后，检验他们是否能将新知识转化成为认知系统中新的内容。学生在“光电检测技术”课程中学习了激光雷达的工作原理后，教师可以设定具体问题，比如雷达测速与激光雷达测速的区别，让学生展开讨论。这样，学生通过与已修完的“物理检测理论与检测技术”课程中所学的雷达测速进行比较和分析，就能了解到两种测速的方法其实都是基于多普勒效应，只是激光的方法是利用光信号作为载波，而雷达是利用微波。但正是由于激光雷达采用的是比微波频率高104～105倍的光载波，它的测速精度也远高于一般雷达测速系统。利用类似的问题，可以检验学生是否掌握了新的测试技术，从而评价学生的学习效果。

实验和课程设计是学习评价环节中最为重要的内容。它是对新知识转化程度的一种检验，即考查学生对于新知识的使用是否得当，分析和概括是否准确。[1]学生不再是被动接受新知识，而是亲身试验，从实验的结果和现象中加深对基本知识点的掌握，验证问题的解决方法是否有效。“光电检测技术”课程开设有光电器件特性实验，学生在对光电二极管的光伏特性进行测试时，经常会提出疑问，即为什么当光电二极管的两端电压改变时，流过管子的电流始终不变？这时，教师就会反问他们，如果光电管上光照没有变化，管子的电流会变化吗？他们才恍然大悟，流经管子的电流只与入射光照有关，既然管子受到的光照恒定，光电流也是不变的。通过这种验证性实验，学生对光电器件的各种特性印象深刻，因此对课程的基本概念的掌握更加牢固。

当然，正如布鲁纳所说，知识的获取、转化和评价是三个几乎同时发生的过程。我们在“光电检测技术”课程教学中，将上述学习的三个过程贯穿整个课程讲授中，即每一章理论学习后安排课堂问答、开放式讨论和实验，这正符合学生对知识的认知过程，通过这些教学环节的展开，学生由浅入深、由表及里地掌握了这门学科的精髓。

二、教学应使学生理解各门学科的基本结构

学科的基本结构包含两个方面的内容：学科的基本知识结构以及学习的态度和方法。[1]学科的基本知识结构指的是该学科的基本知识概念和基本规律。学科的基本知识结构好比金字塔的基底，承受着最沉的负荷，只有基础打扎实了，才能有塔顶的辉煌。

在光电检测技术系统中，光电探测器起着将光载波转换为电信号的核心作用，其选取和使用是否得当在很大程度上决定了光电系统的性能。而光电器件的主要性能参数是区别各种光电探测器的基础，比如光谱特性，即探测器输出信号大小与照射到探测器上光波长的关系。可以这样解释：探测器好比人的眼睛，在红橙黄绿青蓝紫各种颜色中，我们总是对黄绿色的光最为敏感，也就是说在黄绿色光波长处，人眼的光谱响应度是最大的。这样的类比之后，学生很容易去理解光电器件的主要性能，从而能够根据各种光电器件的区别和特点，将各种光电器件应用在各自适合的场合，比如PIN型探测器和雪崩光电二极管，时间响应最快，适用于光通信中高速光信号的探测；而光敏电阻时间响应慢，线性较差，一般来说作为开关光信号的探测。通过对光电器件特性参数这一基本概念的理解和掌握，为器件选型、光电检测电路的设计和光电检测系统的设计打下基础。

由于“光电检测技术”课程涉及较多的专业基础，比如大学物理、模拟电子和数字电子、电子测量课程等，所以学生要学好该门课程，应当具有一定的知识背景，才能消化晦涩难懂的知识点。有些学生专业基础较差，在课程学习中很容易碰到挫折而放弃努力，这时，教师应该指导学生端正学习态度，以脚踏实地的态度去学习这门课程，不应急功近利；帮助他们复习相关的知识背景，从而理解本课程的重要知识点，只有这样后续学习才能顺利进行。同时，考虑到本课程应用性较强，教师讲课时应多联系实际，结合业界热点问题，介绍相关系统和技术。通过具体的应用系统案例将需要介绍的知识点引出，然后对知识点进行详细讲解，帮助学生深刻理解和掌握，最后引导学生回过头去分析系统中这些知识点是如何发挥作用的，解决了哪些问题。例如干涉测量技术这一章中介绍了典型的相位调制干涉仪，萨古纳克干涉仪是其中一种。倘若教师直接给出该干涉仪的工作原理，学生的兴趣不会很大。但是教师如果抛出这样一个问题：哪位同学知道苹果iPhone手机中的陀螺仪是如何工作的？想必学生就很想知道答案了。这时，教师就可以说明：如果将萨古纳克干涉光路放到光纤中，这便是光学陀螺仪了。萨古纳克干涉仪利用光的干涉作用，测量光环路的转动角速度。知道了萨古纳克干涉仪工作原理，教师再引导学生回到苹果手机中的陀螺仪的例子，正是因为陀螺仪能够感知三个轴方向的角速度，结合加速度传感器，就能够为手机提供导航和增强功能。因为学习的最好刺激，是对所学内容有兴趣。[5]一旦他们发现这些基本知识点可以解决实际系统中的重要问题，就会觉得值得去学，从而使学习的主动性和积极性得到提高。

三、提倡发现学习，激发教学生长点

布鲁纳认为发现并不只限于获得人类尚未知晓的知识和规律，也包含通过独立思考而获得的一切形式和方法。[1]提倡发现学习，教师可以通过设定的问题和情境，[6]比如电机转速的测量，要求学生给出合理的设计方案。学生五人一组，每组将自己的设计方案在课堂上讲述出来，教师则引导学生对各种方案进行比较和评价。该方式以学生为主体，一方面是激发学生学习的内部动机，在掌握基本知识的前提下，使其主动探索知识、独立解决问题；另一方面在讨论和争议的过程中，学生能够获得知识的生长点，因为每一组的方案不尽相同，在求同存异的过程中知识和经验得到积累。当然，在学生讲述和讨论的过程中，需要教师进行正确指导，并对各种方案给予合理的评价。

四、结束语

“光电检测技术”这门课需要学生掌握较多的专业基础知识，并且应用性较强，强调学生的动手能力。学生从以往理论性较强的课程学习转向应用性较强的专业课学习，需要一定的过程。笔者通过将认知理论应用到课程教学的各方面，以学生为学习的主体，教学遵循学生对知识的认知过程，使得学生更容易理解很抽象的基本概念，提升了其使用新技术解决问题的能力，将新知识与原有认知系统关联起来，丰富了学生的知识体系。

参考文献：

[1]武新春.高等教育心理学(修订版)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]赵娟,娄德军.认知学习理论在课程改革中的应用[J].大连教育学院学报,2003,(1):23-25.

[3]李刚,曹浪舟.光电检测技术课程教学改革的探讨[J].高等函授学报(自然科学版),2010,(4):43-45.

[4]周雪芳.对“光电检测技术”课程内容体系优化的思考[J].中国电力教育,2010,(35):96-98.

光电检测技术论文第3篇

关键词：光电传感器，光电检控技术，应用

 

0.引言

随着科学技术的迅猛发展和信息时代的到来，作为现代信息技术三大支柱技术之一的传感器技术，已然成为监测和控制领域获取物理信息的重要手段，在国民经济建设中占据着极其重要的地位。比如，在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，许多智能化的检测仪器设备，都大量地采用了各种各样的传感器；在矿产资源、海洋开发、生命科学、生物工程等领域传感器的应用也是无处不在。可以说，没有传感器这个载体，任何先进的科学技术要实现这样那样的功能是不可能的。

1.光电传感器及测控技术简介

1.1基本概念

光电传感器是以光电效应为基础，是一种将光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。论文参考网。光电传感器是在各种光电检测系统中采用光电元件作为检测元件的传感器，它一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类,即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。其中，模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系，主要包括有透射(吸收)式、漫反射式、遮光式(光束阻档)三大类型；脉冲(开关)式光电传感器中，光电元件接收的光信号是断续变化的，因此光电元件处于开关工作状态，它输出的光电流通常只有两种稳定状态的脉冲形式的信号，多用于光电计数和光电式转速测量等场合。

光电检测技术：是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转化成光通量，再转化成电量，并综合利用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量。它具有高精度、高速度、远距离和大量程、非接触式检测、寿命长、数字化和智能化的特点。

1.2光电传感器工作原理

主要是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号，其物理基础是光电效应。它是由于物体吸收到光子能量后产生的电效应，通常把光电效应分为三类：

1.2.1外光电效应

在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。基于该效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。

1.2.2内光电效应

在光线作用下能使物体电阻率改变的称为内光电效应，又称光电导效应。基于该效应的光电器件有光敏电阻、光敏晶体管等。

1.2.3半导体光生伏特效应

在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称为半导体光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

1.3光电传感器特点

1.3.1 检测距离长。

1.3.2 对检测物体的限制少

由于以检测物体的遮光和反射为检测原理，所以都可以对金属、玻璃、塑料、液体等几乎所有物体进行检测。

1.3.3 响应时间短

光本身为高速，并且传感器的电路全都由电子零件构成，所以不包含机械工作时间，响应时间短。

1.3.4 分辨率高

能够通过高级设计技术使投光光束集中在小光点上，或通过构成特殊的受光光学系统来实现高分辨率，也可进行微小物体检测和高精度的位置检测。

1.3.5可实现非接触的检测

可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对传感器和检测物体造成损伤，因此，传感器能长期使用。

1.3.6可实现颜色辨别

通过检测物体形成的光的反射率和吸收率，根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这个特性，可对检测物体进行颜色的检测。

1.3.7便于调整

在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

2.光电传感器的研究应用

光电传感器可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。论文参考网。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。本文就光电传感器最常见的应用实例来进一步说明。

2.1 在烟尘浊度监测仪上的应用

防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。

2.2 光电池在光电检测和自动控制方面的应用

光电池作为光电探测使用时，其基本原理与光敏二极管相同，但它们的基本结构和制造工艺不完全相同。由于光电池工作时不需要外加电压；光电转换效率高，光谱范围宽，频率特性好，噪声低等，它已广泛地用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。

2.3 CCD图像传感器（电荷耦合器件）的应用

CCD传感器应用时是将不同光源与透镜、镜头、光导纤维、滤光镜及反射镜等各种光学元件结合，应用了光、机、电和计算机相结合的高新技术，作为一种非常有效的非接触检测方法，CCD被广泛用于在线检测尺寸、位移、速度、定位和自动调焦等方面。

2.3.1 利用CCD测量几何量，CCD诞生后，首先在工业检测中制成测量长度的光电传感器，物体通过物镜在CCD光敏元上造成影像，CCD输出的脉冲表征测量工件的尺寸或缺陷。

2.3.2 用于传真技术，文字、图象识别。例如用CCD识别集成电路焊点图案，代替光点穿孔机的作用。论文参考网。

2.3.3 自动流水线装置，机床、自动售货机、自动监视装置、指纹机。

2.3.4 CCD固态图像传感器作为摄像机或像敏器件，取代摄像装置的光学扫描系统（电子束扫描），与其它摄像器件相比，尺寸小、价廉、工作电压低、功耗小，且不需要高压。

2.3.5 M2A摄影胶囊（Mouthanus）,由发光二极管做光源，CCD做摄像机，每秒钟两次快门，信号发射到存储器，存储器取下后接入计算机将图像进行下载。

2.3.6 CCD是数码相机的电子眼，它革新了摄影术，现在光可以被电子化地记录下来，取代了胶片。这一数字形式极大地方便了对图像的处理和发送，”诺贝尔奖评选委员会称赞说，“无论是我们大海中深邃之地，还是宇宙中的遥远之处，它都能给我们带来水晶般清晰的影像。”

2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予华人科学家高锟以及两名美国科学家韦拉德-博伊尔(Willard Boyle)和乔治-史密斯(George Smith)，以奖励他们在光纤和半导体领域上的开创性研究。高锟的获奖理由为——“在光学通信领域光在光纤中传输方面所取得的开创性成就”。两位美国科学家的获奖理由为——“发明了一种成像半导体电路，即CCD(电荷耦合器件)传感器”。

3.结束语

光电传感器及检控技术两者间的有效结合，提高了工农业领域、军用器械等等领域的生产率，降低了生产成本。可以预见，随着信息技术和自动化技术的快速发展，光电传感器、微/ 纳米光电测控技术等在国民经济建设中将继续得到越来越广泛的应用。

【参考文献】

[1] 彭军.传感器与检测技术.西安:西安电子科技大学出版社,2003.

[2] 谢向花.光电传感器检测技术研究.中国科技信息,2005 年第7 期.

[3] 钟丽云.光电检测技术的发展及应用.激光杂志,2000年03期.

光电检测技术论文第4篇

1 质量检测技术

对水利工程开展质量检测是水利工程项目建设中的核心组成部分，也是施工质量和交、竣工验收评定工作中不可或缺的重要环节，应穿插于各个施工阶段之中。借助先进的检测技术手段，可定性乃至定量地对正在施工中或已施工完成设施的质量进行科学地评估，有助于及时发现存在的质量问题，实现对工程质量的实时监控，切实保障工程质量。

归纳而言，水利工程质量检测技术是集试验检测基本理论、测试操作技术手段以及建设工程相关学科的基础知识于一体，检测结果可作为工程设计参数选取、施工质量控制及最终施工质量验收评定的主要参考依据。当前，水利工程质量检测技术从大层面可分破损式检测技术和无损式检测技术两大类。细分，前者主要指传统的机电检测技术和机械检测技术；后者主要指超声波检测技术、雷达检测技术、激光检测技术等新型检测技术。各种技术的原理及适用场合具体如下。

1.1 破损式检测技术

传统的机电检测技术和机械检测技术是破损式检测技术的典型代表。这两种技术的原理类似，共同之处在于都是通过借助于机械机构和人工操作的方式获取工程设施的基本参数，不同之处在于前者还可通过电子系统测试采集所需的部分技术参数。相比而言，机电检测技术因获取数据资料的手段更为丰富，因而目前在水利工程质量检测领域的应用空间较广。

但必须指出的是，破损式检测技术存在一定的局限性，比如，①质量检测中通常随机选取被测点，因而检测结果显得片面，不具普遍性；②所选检测点的密度通常较小且呈现无规律分布态势，这必然易造成某些局部厚度偏小、水泥混凝土或沥青内部存在的缺陷、压实度达不到要求等不良区段漏检，无法保证此处的工程质量，提升了安全隐患出现概率；③缺乏有效的检测手段探测工程设施（尤其是隐蔽设施）内部可能存在的潜在性危害，如内部疏松、空洞、缩孔等，难以做到防患于未然。随着时间推移和环境气候的侵蚀和影响，这些潜在危害必将成为事故诱发导火索。

也正是因为上述的局限性，很大程度制约着破损式检测技术的应用空间。在此背景下，无损建筑设施结构且能形象直观探明水利工程设施内部及外观质量的新型无损式检测技术逐渐备受青睐。

1.2 无损式检测技术

无损式检测技术的优势在于采取不破坏建筑设施结构的方式获取能反映设施内部质量的有效数据。目前，该技术主要涵盖五大类，即超声波检测技术、激光检测技术、频谱分析技术、雷达检测技术和其他检测技术。本文选取超声检测技术、激光检测技术和频谱分析技术为代表进行详细概述。

1.2.1 超声波检测技术

作为无损式检测技术中的典型代表，超声波检测技术是一种基于人工方式在建筑工程内部结构中激发出一定频率的弹性波，由此发射出超声波到材料介质，接到反射波的相关参数，通过分析研究这些波动信号，进而判断建筑结构的力学特性或内部破损情况的检测方法。因兼具激光激发容易、检测操作便捷、成本低廉等优点，目前在水利工程质量检测方面（尤其是隐蔽基础设施质量检测方面）已显现出一定优越性，同时展现出美好的应用前景。

1.2.2 激光检测技术

激光检测技术是新型无损式检测技术的另一典型代表。该技术以其方向性强、亮度高、相干性衍射性好及微侧强度良好的优点，极大拓宽了应用空间，目前已成为工程质量检测的首选手段之一。概括来说，激光检测技术应用于工程质量检测主要利用其三方面的原理：

1）激光衍射原理：激光遇到狭缝时会发生衍射现象，屏幕上会出现亮暗相间的条纹，而亮暗相间条纹与狭缝宽窄有关，调整狭缝的宽窄，得到屏幕上不同狭缝宽度下的亮暗相干条纹，根据相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化，即可评估工程结构变形情况。

2）光电反射原理：根据激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能。当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化。因而，事先标定建立光电流与位移的关系，即可根据光电流的变化推算出弯沉位移变化量。

3）光时差原理：利用激光传播速度极快的原理记录激光通过很短距离的时差。

1.2.3 频谱分析技术

频谱分析技术检测工程质量的原理是通过分析传播于不同介质中表面波的频率特性。具体检测过程为：通过力锤垂直冲击建筑结构表面，以此方式产生以振源为中心的具有各种频率成分并且能沿地表一定深度向四周传播的表面波。借助于传感器检测表

面波的传播频率，同时依托频域互谱和相干分析技术进行分析，并测试不同建筑结构不同深度层的力学参数，以间接反映工程质量。但相比前两种技术而言，该技术存在一定的局限性，仅适用于检测工程设施的内部均匀性。

2 质量检测技术发展前景展望

着眼于切实保障水利工程建设质量，工程质量检测技术必须持续进步、深化发展。总的来看，近些年，我国工程质量检测技术的发展态势良好，呈现为由借助于人工方段检测向借助于自动化手段检测、由一般技术含量向高新技术含量、由破损式检测方式向无损式检测方式的过渡局面。尽管如此，相比于国外的工程质量检测技术先进水平，我国仍存在明显的差距，这与对工程质量检测技术的重视程度不够和对新技术开发的投入力度不足密切关联。但同时也应看到，工程质量检测技术的发展空间广阔，相信随着诸如控制显示一体化、GPS卫星定位、图像处理与模式识别、信息高度集成等多项尖端技术的融入和渗透，未来的工程质量检测技术必将兼具精密化、实时化、标准化和智能化，助力水利工程建设事业的跨越式发展。

参考文献

[1]梁新政.建筑工程无损检测技术新发展[J].公路，2002，9.

[2]叶青.激光技术在工程建设中的应用简介[J].中南建设工程，1996，12.

光电检测技术论文第5篇

关键词： 单光子计数系统； 信噪比； 噪声； 弱光信号

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）06?0167?04

光子计数技术是检测微弱光信号的一种技术。目前，单光子计数系统在环保检测、生物医学、放射探测、激光测量、化学分析等领域有着广泛的应用。当光功率低于10-14 W，激发出来的光信号将会是离散的光子脉冲。若仅仅用一般的光电探测器几乎无法实现将微弱的光信号探测出来并进行量化处理。此时，用一般的直流测量法，已不能把淹没在噪声里的有用信号有效地提取出来。为了实现精确的检测、提高信号抗干扰能力，需要有从噪声中提取、恢复和增强被测信号的技术[1]。本文用的单光子计数系统可以把淹没在噪声里的微弱光信号提取出来，检测光源（发光二极管）的光子分布。

2 单光子计数系统原理、计数性质

3 单光子计数系统的构成

3.1 光电倍增管PMT

PMT由光阴极、聚焦极、倍增极和阳极构成。性能优良的PMT，光谱响应特性好，时间响应快，光阴极的稳定性好，工作波段内的量子效率高，暗计数低[3]。由于PMT的偏置电压对非线性和信号电流的增益有很大的影响，因此为了使PMT有较好的灵敏度，减少噪声的影响，需要精心选择它的最佳偏置电压。选取依据是PMT的信号计数、暗计数和偏置电压的关系曲线如图4所示，由于信号计数曲线有一平坦的坪区，而暗计数曲线则处于连续上升的趋势，当信号计数曲线开始进入坪区时，信噪比SNR最大，此处的偏压是最佳偏置电压[4]。

3.2 放大器

为实现光子计数功能，双阈值甄别器达到的要求是死区时间短，甄别电平范围灵活可调，输出的脉冲输出幅度、宽度达到后续脉冲计数电路的需要。

3.4 计数器

4.2 背景计数

PMT的光阴极、各倍增极的热电子发射在信号检测中产生在没有入射时的背景计数，即暗计数。暗计数还包括杂散光的计数。面积较小的光阴极管的选择、管子的工作温度的降低以及适当甄别电平的选择，可降低暗计数率到最小，不过对于极微弱的光信号，这种噪声源仍不可忽略。若PMT的第一倍增极增益很高，甄别器已经去除各倍增极和放大器的噪声，则上述信号的噪声成分由于暗计数增加至信噪比为若在光信号累记计数中暗计数保持不变，则从实际计数中扣除它很容易。

4.4 脉冲堆积效应

分辨时间是可以区分两相继发生的事件的最短时间间隔，计数系统的分辨时间主要由PMT的分辨时间和甄别器的死时间决定。PMT的分辨时间通常在10～40 ns之间，在分辨时间内，当相继有两个或者两个以上的光子入射到光阴极，它们的时间间隔小于，PMT只输出一个脉冲，于是单位时间内光电子脉冲的输出计数率比入射到光阴极上的光子数少。与此类似的是，若在死时间内输入脉冲，甄别器输出计数率也会损失。上面这样的现象叫做脉冲堆积效应。若光子计数系统由高速的甄别器、计数器构成，极限光子流量约为109 s-1，因存在脉冲堆积效应，含有多个光子的超短脉冲光的强度光子计数器不能测量。

5 实验结果及数据分析

实验装置光路如图7所示。在测量实验中，计数时间设作500 s，光源（发光二极管）的电流调为最小，测量500次，通过计算机获得采样数据，求出光子数的平均值和方差，同样光子数出现的次数统计出来，除以测量的总次数，算出该光子数的几率，然后以横坐标表示光子数，纵坐标表示光子数几率，做出光子数的分布曲线，与理论的泊松分布曲线进行比较，检查测量数据是否符合理论的泊松分布，判断计数系统的稳定性。

6 结 语

本文介绍了微弱光检测技术，了解了单光子计数系统基本原理、基本实验技术，通过实际的实验，观察和对比发光二极管的实际光子数分布与理论的泊松分布的本质区别，加深了对光子数概率分布规律的理解。

参考文献

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[2] 刘桂芳，熊狂炜，刘文操.单光子计数系统的研究[J].高师理科学刊，2011，31（2）：67?70.

[3] 王挺峰.提高PMT光子计数系统探测灵敏度的方法[J].光机电信息，2009，26（3）：37?42.

[4] KAWASAKI Y， BERTAINA M E， SAKAKI N， et al. Performance of a multi?anode photomultiplier employing a weak electrostatic focusing system [J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A， 2006， 564（1）： 378?394.

[5] 战琳，王艳芳.单光子实验的测试与研究[J].唐山学院学报，2009，22（3）：81?82.

光电检测技术论文第6篇

论文摘要：文章论述了国内外变压器在线监测的基础研究领域近期的发展现状，介绍了变压器在线监测涉及的基本概念，以及两种基本的检测方法、局部放电法和变压器油色谱分析法，讨论了这两种方法的机理及性质，同时论述了局部放电模式识别的过程、所采用的各种方法的优缺点，以及变压器油色谱分析法的现状及发展状况。

随着国民经济的发展，电力事业迅速增长，装机容量和电网规模日益增大，人们对电力系统中设备的运行可靠性的要求不断提高，在现代电力设备的运行和维护中，电力变压器不仅属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之列，而且是导致电力系统事故最多的设备之一，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。因此国内外一直把电力变压器在线检测与诊断技术作为重要的科研攻关项目，现今大多数运用的技术有局部放电法，和变压器油色譜分析法等。

一、变压器在线监测研究现状

（一）变压器局部放电（PD）在线监测

1．原理：变压器故障的主要原因是绝缘损坏，在故障前有局部放电产生，且伴随下列信号：电流脉冲，电波、超声波，C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO等气体，光信号，超高频电磁波。对上述五种信号进行测量，可以确定变压器内部局部放电的严重程度。因此五种信号的监测都有人研究。在这些检测方法中，电流脉冲法是最灵敏的。但是变电站现场电信号的干扰也是比较大的，因此采用常规的电流脉冲法，很难进行测量。超声波法及油中气体分析法现场干扰较少，但超声波法灵敏度低，对于那些深藏在绝缘内部的放电往往检测不到。同时超声波信号的传播时延大多是用电流脉冲信号触发计时器来获得。在现场使用时，局部放电产生的脉冲电流信号，往往淹没于高的干扰脉冲之中而无法分辨，难以触发计时器工作，从而导致监测系统作出错误的判断。

2．方法：（1）差动平衡法：比较进入测量系统的两个信号，一个来自中性点传感器，另一个来自变压器铁芯接地传感器。当变压器内部产生局部放电信号，它在变压器中性点及铁芯接地传感器上，产生两个方向相反的电流脉冲。而当变压器外部存在干扰信号时，他在这两个传感器上产生的电流脉冲方向相同，适当选择频率，对这两个电信号进行比较，就可以对电晕干扰加以抑制。（2）超声波检测法：利用超声波传感器，在变压器外壳上检测局部放电产生的声信号。一方面当变压器内部发生局部放电时，所产生的电流脉冲信号就被检测到，另一方面分布在油箱壁上的几个超声波传感器也会检测到声波信号。但它要比电脉冲延迟某个时间，根据这个延迟时间，就能确定传感器和放电发生点之间的距离，从而确定放电点的位置。（3）电气定位法：利用超声波传播的方向和时间以及放电脉冲在绕组中的传输过程来确定放电位置的定位方法。

（二）变压器油中溶解气体（DGA）在线监测

用油中溶解气体气相色谱分析判断变压器内部故障：

1．原理：油浸电力变压器中主要绝缘材料是变压器油和绝缘油纸。这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体。而变压器内部故障都伴随着局部过热和局部放电的现象，使油或纸或油和纸分解产生C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO和CO2等气体。当故障不太严重，产气量较少时，所产生的气体大部分溶解于绝缘油中。此外，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不相同。因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。

2．方法及其发展

（1）一般采用常规气相色谱仪进行变压器油率溶解气体的定期检侧，即试验人员到变电站抽取部分脱出气体注入气相色谱仪的进样口，用气相色谱仪检测，输出结果，最后将结果与标准进行比较判断。

（2）为了克服常规油色谱分析法的繁琐而复杂的作业程序，人们研制出了油中气体自动分析装置，即将常规色谱分析仪的脱气和气体浓度检测两部分置于变压器安装现场，在技术上实现自动化分析，显然，这种油色谱自动化分析装置的功能与常规色谱分析法相仿，结构上未发生根本变革，仅是作业程序上实现了自动，从技术经济上限制了它的推广应用前景。

（3）人们不得不研究在原理结构上有所变革创新的在线监测装置。在变压器油中溶解气体在线监测装置的研究中，人们首先想到的是在油气分离上作变革，为此采用由仅使气体分子通过的高分子透气膜组成油气分离单元，从而不仅大大简化了油中气体自动分析装置的结构，而且实现了在线监测。

（4）气体检测单元上作出变革，不用复杂的色谱仪，而用气敏传感器对分离气体检测。由于气敏传感器的敏感度与所添加的贵重金属有关，工艺上还很难做到一种气敏传感器对多种气体都具有相同的敏感度，因此，人们最先研究成功的在线监测装置是监测变压器油中的氢气量。由于不论变压器内部故障种类如何，氢气是故障产生气体的主要成份之一，在线监测油中的氢气量就能判断变压器有无异常，然后通过常规色谱分析法来进一步判断故障种类和程度，因此，虽然这种只能判定有无异常而不能诊断故障种类的在线监测装置功能有限，但因其比常规色谱法进了一步而得到了广泛应用。

二、变压器在线监测研究发展趋势及研究方向

1．仪器上：发展了光学器件如分红气体分析器，红外气体分析器的特点是能测量多种气体含量。测量范围宽，灵敏度高精度高，响应快，选择性良好可靠性高，寿命长，可以实现连续分析和自动控制。红外气体分析器的工作原理基于吸光度定律（I．amhert-Beer定律），从物理特征上可以划分为不分光型、分光型、傅立叶红外（FTIR，Fourier Transform InfraRed）型以及基于微机电系统（MEMS Micro-Electro-Mechanical System）技术的微型红外气体分析器。分光型红外气体分析器是利用分光系统从光源发出的连续红外谱中分出单色光，使通过介质层的红外线波长与被测组分的特征吸收光谱相吻合而进行测定的。不分光型红外气体分析器（NDIR）指光源发出的连续红外谱全部通过固定厚度的含有被测混合气体的气体层。由于被测气体的含量不同，吸收固定红外线的能量就不同。

2．理论工具上：模糊理论，人工神经网络，专家系统及灰色理论在DGA的分析中都有应用。

三、结语

变压器作为发变电系统中重要设备，安装在线监测系统的必要性已渐渐成为电力行业的共识，电力变压器的工作效率代表了电力部门的财政收益，变压器的在线监测提高了运行的可靠性，延缓了维护费用的投入，延长了检修周期和变压器寿命，由此带来的经济效益是非常可观的。电力设备的在线监测技术是今后的发展方向，具有广阔的前景。

参考文献

[1]徐杰．浅谈电力变压器故障的在线监测 ．技术与市场（上半月）[J]．TECHNOLOGY AND MARKET，2006，（6）．

[2]游荣文．变压器早期故障在线监测[D]． 全国大中型水电厂技术协作网第二届年会全国大中型水电厂技术协作网第二届年会论文集，2005．

光电检测技术论文第7篇

[ Abstract ]:

As the elevator which belongs to special equipment for elevator, therefore the national mandatory supervision and inspection. Elevator detection also belongs to nondestructive testing field, so the nondestructive testing technology is to ensure the safe operation of the elevator can be an important testing method. This paper discusses the elevator in the supervision and inspection in the process of using nondestructive testing technology, including visual detection, laser measurement, magnetic flux leakage detection and the running speed of the elevator, acceleration and noise detection, and discusses the use of the nondestructive testing technology.

[ Key words ]: Elevator; nondestructive testing technology; quality and safety;

中图分类号：TU857文献标识码：A 文章编号：

一、引言

电梯是靠电力驱动，包括载人、载货电梯，自动扶梯以及自动人行道等。目前，我国主流的电梯的品种是垂直升降的电梯与自动扶梯，而其中垂直升降的电梯大约占现有的电梯总量的80%左右。由于电梯可能存在挤压、剪切、撞击、坠落、被困以及火灾等问题，因此对于电梯的质量检测特别的重要，我们必须确保电梯的运行安全，防止电击及由于机械损伤、磨损或者锈蚀等原因引起的电梯材料失效等潜在危险和隐患。在电梯的监督检验中无论是电梯的验收检测，还是定期检测都是无损检测。由于垂直电梯所占比重较大，因此本文就以垂直升降的电梯为例电梯的无损检测技术进行了论述。

二、垂直电梯的无损检测技术

对于垂直升降电梯的检测主要包括技术资料的审查、机房与机器设备区间的检测、井道检测、轿厢与对重检测、曳引绳与补偿绳（链）检测、层站层门与轿门检测、底坑检测以及功能检测等项目。其主要的检测方法是目视检测，同时用必要的仪器设备进行辅助，对电梯的质量安全进行检测、测量及试验。

1、目视检测

电梯的目视检测是进行外观的检查，通过对手动各种功能性开关的动作检测及利用钢直尺、游标卡尺以及卷尺等测量工具，并通过对测量结果进行计算来检查电梯的相关设施与零部件的设置的有效性以及功能性开关的可靠性是否符合质量安全标准。在检测工作进行之前，相关计量部门需要对检验量依照有关规定标准进行校准。

2、电梯导轨无损检测技术

电梯的导轨是供电梯轿厢与对重运行的导向部件，由于导轨的直线度及扭曲度会直接影响到电梯运行时的舒适度，因此在电梯导轨的生产和安装过程中我们必须对它的直线度与扭曲度进行质量检测。当前常用的导轨无损检测方法有线锤检测法与激光检测法两种。

（1）线锤检测法

该方法是利用磁力线锤沿着导轨侧面与顶面测量，对每5m铅垂线进行分段连续的测量，每面的分段数不小于3段。检测每列导轨工作面上每5m铅垂线的测量值间的最大偏差是否能满足规定要求。

（2）激光检测法

该方法是运用了激光良好的集束及直线传播的特征，在检测的过程中将激光测试导轨直线度的仪器的主机安装在导轨的一端，然后再把光靶安装在导轨上，使光靶的靶面面向主机发光孔，移动导轨上光靶，并且将光靶上的激光测距仪的测量距离信号传输到电脑中，经计算处理后转化成导轨的线性度与扭曲度。

2、曳引钢丝绳漏磁无损检测技术

电梯曳引钢丝绳需要承受电梯的全部悬挂重量，在运转的过程中绕导向轮、曳引轮或者反绳轮，并且呈单向弯曲状态，电梯曳引钢丝绳在绳槽内需要承受比较高的挤压应力，所以电梯的曳引钢丝绳必须具有较高的挠性、强度以及耐磨性。然而钢丝绳在使用过程中，由于各种应力、腐蚀及摩擦等，会造成钢丝绳产生疲劳、磨损甚至断丝的现象。当强度降低到一定的程度，就不能安全的承受电梯及载重负荷，必须报废。

检测钢丝绳的局部缺陷主要是断丝定性与定量检测。电梯曳引钢丝绳的检测探头采用的是永久性磁铁，使钢丝绳穿过磁铁，并通过霍尔元件或者感应线圈等探伤传感仪器，漏磁场的变化信号进行采集，检测信号经过放大与滤波等处理之后，再由计算机进行采集和判别钢丝绳的运行位置，当光电编码器将信号编码后输入计算机，由计算机对位置编码器发出的信号进行计数，进行计算处理后得到钢丝绳当前的断丝数与当前的磨损量的相应的位置和具体情况。

3、功能检测中的无损检测技术

功能检测是对电梯各种功能与安全装置可靠性的检测，在功能检测中需要采用不同的检测方法，对各项性能进行测试，同时进行载荷与超载荷的检测。

（1）电梯平衡系数的检测

电梯平衡系数是关系到电梯安全、舒适、节能以及可靠运行的重要参数，曳引驱动的拽引力是由轿厢与对重的重力一起通过钢丝绳作用在曳引轮的绳槽而产生的，因此对重是曳引绳和曳引轮绳槽之间产生摩擦力的必要条件，所以曳引驱动的最佳状态是对重侧和轿厢的重量相等，曳引轮两侧的钢丝绳的张力就会相等。但实际上轿厢侧的重量是随着载荷的重量变化而变化的，因此固定的对重不可能在各种载荷不同情况下完全平衡轿厢侧的重量，所以对重只能取中间值。依照标准的规定对重为0.4～0.5倍额定载荷，因此对重侧的总重量应该等于轿厢自重在加上0.4～0.5倍的额定荷载重量。

在电梯进行平衡系数测试时，交流拖动的电梯一般采用电流法，而直流拖动的电梯往往采用电流-电压法。检测时，轿厢分别进行承载0,25%，50%以及100%的额定载荷四种情况，沿全程直驶运行检测，分别记录各种情况下轿厢上下行至和对重相同水平面时的电压、电流以及速度值。而交流电动机的检测，是通过对电流的测量，结合速度测量，制作电流载荷曲线与速度载荷曲线，两个运行曲线的交点就是平衡系数，对于直流电动机的检测时，是电流通过钳型电流表从交流电动机输入端测量，通过对电流的测量以及结合电压测量，制作电流载荷曲线以及电压载荷曲线，确定其平衡系数。

（2）电梯速度检测技术

电梯速度指的是电梯上下方向的位移变化率，是电梯运行控制器控制的。试验检测时往往采用非接触式的光电检测技术，例如转速表测量，其原理是应用反射式光电转速传感器进行检测，检测时不需要与被检测物发生接触，在待测试转速的转盘上安装一个反光面，用黑色转盘作为非反光面，根据两者具有不同反射率的特征，当转轴发生转动时，反光和不反光现象交替的出现，再利用光电器件间接的接收光的信号，经处理之后转变为电脉冲信号，就可以得到其速度值。

（3）电梯起、制动加速度以及振动的无损检测技术

电梯在运行过程中的加速度以及其变化率是不仅影响到电梯运行舒适性，而且影响到钢丝绳的受拉作用，电梯起动与制动过程中的加速度变化会造成钢丝绳超重和失重时受力的急剧变化，容易加速钢丝绳的老化。电梯在运行时的振动，会到时导轨与电梯曳引机齿轮的啮合不良，造成磨损、加速老化，还会引起电梯轿厢与主机的振动频率产生共振现象等。

加速度的检测主要是采用位移微分法进行测试，使用电梯加、减速度检测仪，将传感器安置在轿厢地面的正中间，分别检测轻载与重载单层、多层以及全程的运行时的加、减速度值与振动加速度值。

（4）电梯噪声检测技术

对于电梯噪声的检测采用测量声压级的传感器，取10倍的实际检测的声压平方值和基准声压平方值的比的常用对数为噪声值。

电梯在正常运行速度下运行时，声级计应该在距声源1m，距地面高1.5m处进行检测,并且检测点不少于3处，取其中的最大值为噪声检测值。

轿厢内的噪声检测，是在电梯运行过程中，将声级计安置在轿厢的中央，距地面高度1.5m进行检测，取检测的最大值为噪声值。

开、关门的噪声检测，将声级计安置在层门的轿厢门宽度中央。距地面高1.5m，距门0.24m进行开、关门过程中的噪声，取检测值中的最大值为噪声值。

三、总结

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，高层、超高层建筑不断涌现，因此电梯也不但被安装、使用。我们必须确保电梯能安全、可靠的使用，这就需要对电梯的质量进行检测。而随着各种新技术、新方法以及新工艺在电梯中的应用，就需要我们不断完善电梯的无损检测技术，促进电梯无损检测技术的发展，保证电梯的安装、使用质量。参考文献：

[1] 毛怀新.《电梯与自动扶梯技术检验》[M].北京:学苑出版社.

光电检测技术论文第8篇

关键词：干涉；振动测量；信号转化

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）45-0275-02

一、引言

机械振动在石油的勘探、发电机组的振动监测、各种机床的振动、铁路和桥梁的振动分析等方面有广泛的应用。随着现代工程技术飞速发展，低频微小振动的测量成为振动测量的主要研究方向之一[1]。

基于激光干涉原理进行的光学测量的激光干涉测量法是一种高精度的测量技术[2]。其测量的分辨率和稳定性可以根据实际的应用情况选择适合的调制解调方法来提高。但是，激光干涉测量技术的测量精度受诸多因素的影响，使得理论与实际操作之间还存在较大的差距[3]。常见的高精度激光干涉测量法包括：零差激光干涉法[4]、外差激光干涉法[5]。

ZYGO公司的7705利用塞曼效应产生最大频差为3.65MHz的双频，其测量分辨率可达1.24nm；ZYGO公司的7712利用声光调制法获得频差为20MHz双频，其测量分辨率可达0.31nm[6]；Renishaw公司的ML10gold干涉仪测量分辨率可达1.24nm，测量范围为80m[7]；英国Renishaw公司Agilent（HP）公司的5519B型外差激光干涉仪的测量范围为±21.2m，测量分辨率可达1.24nm[8]。我国四川大学研制的线位移传感器检定仪测量分辨率可达1nm，测量范围20nm[9]；北京航空材料研究院研制的光外差马赫-泽德干涉仪具有良好的线性和重复性，其测量精度达3nm[10]；清华大学殷纯永教授的研究小组研制的SJD5型双频激光干涉仪分辨率达到0.49nm[11]。

本文优化了光路的设计，设计了检测条纹移动变化的方案，实现了光信号到电信号的转换，提高了测量的速度和准确率，从而提高了系统的测量精度。

二、实验原理

用迈克尔逊干涉仪可以观察到等倾干涉图样和等厚干涉图样，基本光路如图1所示。从光源S发出的一束光，经分束镜G1的后表面分成光强近似相等的反射光束1和透射光束2；反射光束1射出G1后投向反射镜M1，反射回来再穿过G1；光束2经过补偿板G2投向M2反射镜，反射回来再通过G2，在G1的后表面上反射。于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，M2经G1下表面所成的像M2'，因M1和M2'之间为空气层，n≈1，则两相干光束的光程差为

=2dcosδ （1）

当M1和M2严格平行时，形成等倾干涉，否则形成等厚干涉。无论是等倾还是等厚干涉，只要迈克尔逊干涉仪一条干涉臂发生移动时，就会有条纹的移动，M1和M2'之间的距离每增加（或减少）λ/2，视场中有一个条纹移过，所以测试光的反射镜向一个方向发生振动时，干涉条纹就会朝相对应的方向移动，振动的频率的快慢影响观察点的明暗变化的快慢。测试光的反射镜的情况与条纹变化情况一一对应，测量出条纹的变化情况即可得到对应的振动情况。

三、实验设计

用函数信号发生器发出信号，将信号输出到压电陶瓷，压电陶瓷将电信号转化为振动信号，检测光的反光镜与压电陶瓷连接，检测光的光程随压电陶瓷的振动而变化，检测光与参考光形成干涉条纹，干涉条纹随检测光与参考光的光程差的变化而变化，所以干涉条纹的变化即反映了压电陶瓷的振动情况。光电检测器检测到条纹的变化情况，将条纹变化这一变化的图像信号转化为电信号。将转化后的电信号输入到计算机，通过计算机程序的运算，得出压电陶瓷的振动信号。

四、实验结果

用信号发生器作为激励源，驱动纳米振动平台，调节信号发生器使纳米振动平台振动幅度为25纳米，振动频率为20赫兹，频率为20赫兹时振动实验干涉仪输出信号为图2所示。

五、结论

本文所用干涉仪的信号处理电路是针对连续的模拟信号进行分析处理，因此，在现有的示波器检测精度下，测量干涉仪分辨率只由噪声决定。首先对振幅为15纳米、频率为20赫兹的振动信号进行测量，然后再分析振动信号频谱可得，此干涉仪能够进行高信噪比测量，干涉仪振动信号信噪比为30dB，分辨率可达到1nm。从而验证了本文提出的改进型迈克尔逊干涉仪用于低频微小振动测量的可行性。

参考文献：

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光电检测技术论文第9篇

【关键词】电力设备；检测技术；应用；分析

科学技术的不断进步再加上电力事业在我国国民经济中所占有的重要地位决定着我们必须对电力设备进行定期或者不定期的检测，而由于各种检测技术所具有的不同特点，所以有必要对其在实践中的应用加以比较分析。目前，比较常见和实用的电力设备检测技术主要有红外拼接技术、光纤传感技术、RFID自动识别技术和红外热电视技术四种。不过，在对光纤传感技术在电力设备检测中的应用、RFID自动识别技术在电力设备检测中的应用以及红外热电视技术在电力设备检测中的应用这几个问题进行分析之前，我们先来了解一下红外拼接技术在电力设备检测中的应用。

1 红外拼接技术在电力设备检测中的应用

红外拼接技术是红外图像拼接技术的核心，它具有抗干扰性、穿透性以及强识别性等特点，这些特点可以保证我们获得较为高清的图像。据统计，电力系统出现的故障中有七成以上都是由高压输变电设备所引起的，严重影响着电力系统运行的安全与稳定，将红外拼接技术应用于电力设备的检测过程中，可以有效快速诊断出电力设备的内部与外部故障，并为故障的及时解决提供可靠依据。总体来看，红外拼接技术在电力设备中的运用流程主要有图像预处理、图像配准以及图像合成等三个方面，其具体的检测方法主要有表面温度判断法、热谱图分析法、同类比较法、相对温差判断法以及档案分析法等几种，各种方法的适用条件是不同的，比如表面温度判断法适用范围较狭窄，仅能判断一部分情况下的设备故障，同类比较法在设备均出现异常时会造成误判，热谱图分析法只能在设备处于正常状态时才能进行检测，档案分析法需要结合各个时期的温度场与变换情况进行检测。将红外拼接技术应用于电力设备的检测中，可以有效提高设备检测的准确性，不过在具体的应用过程中，可能会因现场环境以及红外热像仪成像等因素而导致红外图像只显示部分目标的现象，在实践中要加以注意。

2 光纤传感技术在电力设备检测中的应用

所谓光纤传感技术就是指利用光纤对一些物理量的特性加以把握，并将外部的物理量转化为直接可测量信号的一项技术。光纤具有很多的功能和优点，因此在电力设备检测甚至是其它领域中都有比较广泛的应用。从整体上来看，光纤传感技术在电力设备检测中的应用主要有两种方式，即功能光纤方式和非功能光纤方式。首先，功能光纤方式。所谓功能光纤方式就是利用光纤本身所具备的测量功能来对电力设备进行检测，对于涉及到相位、偏振等与物理光学概念有关的测量，可以采用单模光纤，这样可以取得更好的效果；其次，非功能光纤方式。非功能光纤方式在实际中的应用比较广泛，也比较成熟，这种方式对涉及光量等与光学概念有关的测量时，所采用的是传输量较大的多模光纤。不过，无论采用何种方式，都必须结合具体的电力设备特点与情况加以确定与分析。

3 RFID自动识别技术在电力设备检测中的应用

RFID自动识别技术采用的是内嵌RFID读写头和便携式PDA为核查终端的，与传统的设备检测技术相比，RFID自动识别技术具有数据准确、分类性好等特点，可以在提供准确数据的基础上，实时实现信息共享，从而大大提高设备检测工作的效率。在电力设备的检测过程中，RFID自动识别技术主要是由三个部分构成的，即现场的RFID电子标签、数据核查终端和后台服务器管理系统。一般来说，RFID电子标签主要是对详细的数据信息等进行存储与核查的，数据核查终端主要是为电力设备上的RFID电子标签提供检测与核查服务的，而后台服务器管理系统则主要是通过现场扫描的方式，对电力设备上的电子标签信息进行识别，以更好的获取电力设备进行检测的原始信息数据。从总体上来看，将 RFID自动识别技术应用于电力设备检测，可以实现以下功能：其一，对电力设备的基本数据和信息进行准确录入，以保证后期查询、修改等的方便；其二，对电力设备的图片信息加以存储，实现查询每个电力设备图片信息的目的；其三，通过对RFID电子标签的打印与统计，可以实现对用户的有效管理，帮助掌握有效信息。

4 红外热电视技术在电力设备检测中的应用

由于大多数电力设备都处于露天环境下，而且常年处于高电压、大电流的运行状态下，很容易出现断线、设备爆炸等故障，不仅造成严重的经济损失，而且也给人们的生命安全带来了一定的威胁。将红外热电视技术应用于电力设备的检测中可以在很大程度上减少甚至是避免这些问题的出现。红外热电视是一种能显示红外热图像以及温度的便携式仪器，具有很多特点，比如在自然界中普遍存在、不为人的肉眼所见、只能透过一些光能透过的介质以及其辐射功率随物体表面温度的增减而增减等。红外热电视技术将红外线技术与摄像机技术相结合，基本上是由光学系统、红外探测器、信号放大与处理以及显示器等几个部分组成。红外热电视技术可以对电力设备的具体部位进行有效检测，以更好的发现问题，并及时制定出详细的解决方案。

5 结语

在现代社会，人们的用电需求不断加大，对供电的安全性与稳定性也提出了更高的要求。鉴于电力事业与人们生产生活的紧密联系，我们需要尽量避免其运行过程中可能出现的故障，对此比较有效的方法就是加强对电力设备的及时检测与维修。本文从红外拼接技术在电力设备检测中的应用、光纤传感技术在电力设备检测中的应用、RFID自动识别技术在电力设备检测中的应用以及红外热电视技术在电力设备检测中的应用等几个方面进行了分析与阐述，希望可以为以后的相关研究和实践提供某些有价值的参考和借鉴。在具体进行阐述的过程中，由于各种各样的原因，可能还存在着这样那样的问题，在以后的研究和实践中要加以规避。

参考文献：

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